Innovation in der Heimautomatisierung

Es gibt ein Sprichwort, das lautet: „Mögest du in interessanten Zeiten leben“. Wie viele Sprichwörter kann es einen Wunsch auf eine glückliche Begegnung oder einen Fluch ausdrücken. Die Auslegung hängt oftmals von der jeweiligen Denkweise der Person ab. Die Zweideutigkeit dieses Grußes ist ein guter Ausgangspunkt, um über die Idee des vernetzten Hauses nachzudenken. Das vernetzte Haus hat sehr viele Aspekte. Einige sind mit wundersamen Vorstellungen verbunden, andere könnten eher unheilvoll sein. Wie bei den meisten Sprichwörtern hängt die Auswirkung von der Interpretation ab. Das vernetzte Haus mit den immer mehr Geräten und Funktionen, die dafür produziert werden, hat das Potenzial, die Wohnqualität in unseren vier Wänden grundlegend zu verändern. Das gilt sowohl für die Art unserer Interaktion mit unserem Zuhause als auch für die Vorteile dieser Interaktion für unseren Alltag. Das Kernstück dieser Transformation ist die so entscheidende Umstellung von elektrischen, thermischen und mechanischen Geräten hin zu einem „elektronifizierten“ Zuhause, das mit selbstüberwachenden, adaptiv lernenden Systeme ausgestattet ist.

Die Hausbesitzer auf der ganzen Welt sind mit den Thermostaten vertraut, die die HLK-Systeme zuhause regeln. Bei diesen Thermostaten gab es in den vergangenen Jahren einige recht interessante und komplexe Entwicklungen. Aus einer Vielzahl von elektromechanischen Schiebereglern und Drucktasten sind elegante, tastenlose Einheiten vollgepackt mit Sensoren und Zusatzfunktionen entstanden. Über Jahrzehnte hinweg mussten Hausbesitzer mit dem Wechsel der Jahreszeit die Einstellungen ihres Thermostats ändern. Vom heime her waren diese Geräte einfache thermo-elektrische Geräte, die Bimetall-Elemente und Quecksilberschalter nutzten. Im Sommer musste ein Schalter manuell von „Heizen“ auf „Kühlen“ geschaltet werden, das Kühlsystem war also je nach Einstellung der bevorzugten Temperatur am Thermostat entweder ein- oder ausgeschaltet. Kühlte es dann in einer Sommernacht doch einmal ungewöhnlich stark ab, musste der Hausbesitzer das Gerät manuell einstellen, um die Raumheizung zu aktivieren. Am nächsten Morgen musste das Thermostat dann wieder zurück auf die bevorzugte Einstellung für die Jahreszeit gestellt werden. Manuelle Veränderungen – täglich, wöchentlich, jahreszeitlich – waren die Regel und in den meisten Eigenheimen gab es auch nur einen Thermostat. Jede Einstellung war eine Universaleinstellung und galt für das ganze Haus, von der Küche bis unters Dach, und für alle Bewohner. Da es also nicht möglich war, die Temperatur für einzelne Räume oder entsprechend individueller Vorlieben einzustellen, war es natürlich für irgendeinen Bewohner des Hauses immer zu warm oder zu kalt. 

Als in den 90er Jahren die Kosten für Mikrochips sanken und die Prozessorleistungen stiegen, wechselten immer mehr Thermostathersteller von elektrischen Geräten zu elektronischen Systemen. Diese Elektronifizierung der Thermostate stellte die Konstrukteure von Thermostaten vor ganz neue Herausforderungen. Plötzlich mussten sie die Platine mit kleinen Schaltern für die Benutzerschnittstellen bestücken und zur Systemverdrahtung an der Leiterplatte Miniatursteckerverbinder nutzen. Kleinere Relais, die vorher nicht notwendig waren, mussten in die Designs integriert werden, um Systemumschaltungen zu ermöglichen. Die Markteinführung dieser programmierbaren Thermostate wurde von Hausbesitzern vorangetrieben, die ihre Temperaturpräferenzen kannten und die Möglichkeit haben wollten, ihre bevorzugten Heiz- und Kühleinstellungen zu regeln. Die Nachfrage der Verbraucher nach besseren, kleineren Geräten führte zur Miniaturisierung von programmierbaren Thermostaten für den Massenmarkt und damit letztendlich zu den Produkten, die wir heute zuhause und in den Fachgeschäften sehen. Diese Geräte sind ohne Zweifel technisch ausgefeilt und bequem, aber weder intelligent, noch anpassbar an neue Bedingungen. 

Die natürliche Weiterentwicklung dieser frühen programmierbaren Thermostate ist das intelligente Thermostat. Die heutigen intelligenten Thermostate – die erste Generation adaptiver Lerntechnologie – sind mit leistungsstarken Mikrocontrollern ausgestattet, die dies möglich machen. Und da der Preis für Prozessoren weiter sinkt, sind auch immer mehr High-Tech-Leistungsmerkmale in einem erschwinglichen intelligenten Thermostat möglich. Diese Geräte können immer besser erfassen, lernen, kommunizieren und auf die vom Gerät erfassten Bedingungen reagieren. Mit der Verfügbarkeit kleinerer, kompakterer Sensoren wie dem PTH-Multifunktionsteil von TE, in Verbindung mit der Entwicklung neuer Nutzungsszenarien, greifen diese intelligenten Thermostate immer mehr auf ihre leistungsstarken Prozessoren zur Vorverarbeitung großer Datenvolumen für algorithmische Steuerungsschemata zurück. Eine weitere entscheidende Entwicklung, die das heutige intelligente Thermostat möglich macht, ist die technische Adaption von Funktionen aus den Verbraucher- und Mobilgerätebranche. Dazu zählen jüngste Entwicklungen wie die Integration von Mikrosteckverbindern, Kompaktbatterietechnologie und Mikroschalteinrichtungen in das intelligente Thermostats. Wenn man ein intelligentes Thermostat öffnet, kann man sofort die enge technische Verwandtschaft zu einem Mobiltelefon sehen, einschließlich der effizienten und kompakten Integration der Komponenten. Diese zusätzliche Funktionalität wurde durch die Verschmelzung mit der Mobilgerätetechnologie ermöglicht und treibt die Marktakzeptanz des intelligenten Thermostats weiter voran. Ein Schlüssel für diese Verbreitung ist die Vielfältigkeit an Sensoren, dank der ein Thermostat Anwesenheit, Ton und Lichtwerte erfassen sowie Temperatur und Feuchtigkeit überwachen kann. Zusammen erzeugen diese Sensoren den so wichtigen Datenstrom, der notwendig ist, um einen Komfort zu bieten, der über das Ein- oder Ausschalten eines HLK-Systems hinausgeht. Die Leistung und Intelligenz des intelligenten Thermostats von heute werden durch Protokollkapazitäten erweitert, mit deren Hilfe das Thermostat Daten kommunizieren und seine Reichweite über die Wand, an der es montiert ist, hinaus vergrößern kann. Diese Vernetzbarkeit und die damit einhergehenden Datenmöglichkeiten sind der entscheidende Vorteil gegenüber älteren Technologien.

Das intelligente Thermostat ist nur der Ausgangspunkt zur Umsetzung des Konzepts des vernetzten Zuhauses. Es ist nicht der bestimmende Aspekt des Konzepts, auch wenn dies in diesem Zusammenhang manchmal so dargestellt wird. Ein wahrhaft vernetztes Haus bietet eine Cloud von Datenpunkten aus multiplen Quellen, die ein Netzwerk aus Sensoren, Aktuatoren und Geräten formen. Die Gesamtheit dieser Quellen machen das vernetzte Haus schließlich aus. Damit es sich letztendlich um ein wirklich vernetztes Haus handelt, müssen alle Elemente elektronifiziert (nicht nur einfach elektrische Geräte) und integriert sein, um nahtlos miteinander zu funktionieren. Das intelligente Thermostat ist zwar nur ein einziges Element in dieser Home-Cloud, aber ein wichtiges. Mit seinen vielen Sensoren und seiner Kommunikationsfähigkeit erzeugt, verarbeitet und überwacht es eine Vielzahl von Daten, anhand derer es den Zustand des Zuhauses beurteilen, die Geräte darin regeln und auf die Bewohner reagieren kann. Seine Fähigkeit zur Verbindung mit dem Internet und zur Kommunikation mit der Cloud ermöglichen eine bessere Analyse und Algorithmussteuerung für „If This Then That“-Funktionen (Wenn dies, dann das). Diese Fähigkeit hat das Potenzial, die Art und Weise zu verändern, wie unsere Wohnumgebung in der Zukunft funktioniert, und wie die Bewohner mit ihrem Zuhause interagieren.

Man kann ein intelligentes Thermostat in puncto Komplexität ohne weiteres mit einem Mobiltelefon vergleichen, und ähnlich wie beim Mobiltelefon werden sich auch hier Gebrauch, Konstruktion und Funktionsweise in der Zukunft weiter verändern. Der nächste Schritt auf dem Weg zum vernetzten Haus könnte auf einer Sensorplattform mit mehreren Sensor- und Steuerungsfähigkeiten beruhen. In Kombination mit den zusätzlichen Möglichkeiten der Cloud machen diesen Eigenschaften eine Vision des vernetzten Hauses ohne intelligente Thermostate realistisch: Stellen Sie sich ein Zuhause mit einer Reihe drahtloser und verdrahteter Sensoren vor, die überall in der Wohnung verteilt sind und von denen jeder Daten erzeugt, verarbeitet und an eine zentralisierte oder cloudbasierte Regelung übermittelt, die dann die Aktuatoren und Geräte in der Wohnung entsprechend steuert. Die Funktionen, die das intelligente Thermostat momentan bietet, werden in einem solchen sensorgestützten vernetzten Haus überflüssig. Werden diese Sensoren mit den entsprechend verteilten Aktuatoren und Geräten kombiniert, kann eine feinere Wohnraumregelung denn je erreicht werden. Dieser weitverbreitete Einsatz wird zu kleineren Sensoreinheiten führen, die wiederum kleinere Sensorelemente und Komponenten benötigen und eine weitere Integration von Geräten mit sich bringen. Diese Nachfrage nach Miniaturisierung wird zu kleineren, enger integrierten Endprodukten führen, und weil Komponentenlieferanten wie TE neue Produkte für diese Nachfrage entwickeln, werden diese Geräte zuhause allgegenwärtig und nahezu unsichtbar an den Wänden integriert sein. Diese multifunktionalen, in großer Zahl eingesetzten Sensoreinheiten bieten den Bewohnern des vernetzten Hauses von morgen ein höheres Maß an Komfort und Bequemlichkeit sowie Schutz und Sicherheit in einem kleinen Paket. Auf das vernetzte Haus und seine Bewohner wartet eine spannende Zukunft!